Red cerebral a gran escala

Colecciones de regiones del cerebro.

Las redes cerebrales a gran escala (también conocidas como redes cerebrales intrínsecas ) son colecciones de regiones cerebrales generalizadas que muestran conectividad funcional mediante análisis estadístico de la señal fMRI BOLD ^[1] u otros métodos de registro como EEG , ^[2] PET ^[3] y MEG. . ^[4] Un paradigma emergente en neurociencia es que las tareas cognitivas no las realizan regiones cerebrales individuales que trabajan de forma aislada, sino redes que constan de varias regiones cerebrales discretas que se dice que están "funcionalmente conectadas". Las redes de conectividad funcional se pueden encontrar utilizando algoritmos como el análisis de conglomerados , el análisis de componentes independientes espaciales (ICA), los basados ​​en semillas y otros. ^[5] Las regiones cerebrales sincronizadas también se pueden identificar mediante sincronización de largo alcance del EEG, MEG u otras señales cerebrales dinámicas. ^[6]

El conjunto de áreas cerebrales identificadas que están unidas en una red a gran escala varía según la función cognitiva. ^[7] Cuando el estado cognitivo no es explícito (es decir, el sujeto está en "reposo"), la red cerebral a gran escala es una red en estado de reposo (RSN). Como sistema físico con propiedades gráficas, ^[6] una red cerebral a gran escala tiene nodos y bordes y no puede identificarse simplemente mediante la coactivación de áreas cerebrales. En las últimas décadas, el análisis de las redes cerebrales se hizo viable gracias a los avances en las técnicas de imágenes, así como a las nuevas herramientas de la teoría de grafos y los sistemas dinámicos .

Topografías anatómicas de redes canónicas a gran escala.

La Organización para el Mapeo del Cerebro Humano ha creado el Grupo de Trabajo para la Taxonomía Armonizada de NETworks (WHATNET) para trabajar hacia un consenso con respecto a la nomenclatura de redes. ^[8] WHATNET realizó una encuesta en 2021 que mostró un alto grado de acuerdo sobre el nombre y la topografía de tres redes: la "red somato", la " red predeterminada " y la "red visual", mientras que otras redes tuvieron menos acuerdo. Varias cuestiones dificultan la tarea de crear un atlas común para las redes: algunas de ellas son la variabilidad de las escalas espaciales y temporales, la variabilidad entre individuos y la naturaleza dinámica de algunas redes. ^[9]

Algunas redes cerebrales a gran escala se identifican por su función y proporcionan un marco coherente para comprender la cognición al ofrecer un modelo neuronal de cómo surgen diferentes funciones cognitivas cuando diferentes conjuntos de regiones del cerebro se unen como coaliciones autoorganizadas. El número y la composición de las coaliciones variarán según el algoritmo y los parámetros utilizados para identificarlas. ^{[10] [11]} En un modelo, solo existe la red en modo predeterminado y la red de tarea positiva , pero la mayoría de los análisis actuales muestran varias redes, desde un pequeño puñado hasta 17. ^[10] Se enumeran las redes más comunes y estables. abajo. Las regiones que participan en una red funcional pueden reconfigurarse dinámicamente. ^{[5] [12]}

Las interrupciones en la actividad de diversas redes se han implicado en trastornos neuropsiquiátricos como la depresión , el Alzheimer , el trastorno del espectro autista , la esquizofrenia , el TDAH ^[13] y el trastorno bipolar . ^[14]

Redes comúnmente identificadas

Un ejemplo que identificó 10 redes cerebrales a gran escala a partir de la actividad de resonancia magnética funcional en estado de reposo mediante análisis de componentes independientes ^[15]

Debido a que las redes cerebrales pueden identificarse con diferentes resoluciones y con diferentes propiedades neurobiológicas, actualmente no existe un atlas universal de redes cerebrales que se ajuste a todas las circunstancias. ^[16] Uddin, Yeo y Spreng propusieron en 2019 ^[17] que las siguientes seis redes deberían definirse como redes centrales basadas en evidencias convergentes de múltiples estudios ^{[18] [10] [19]} para facilitar la comunicación entre investigadores.

Modo predeterminado (frontoparietal medial)

• La red en modo predeterminado está activa cuando un individuo está despierto y en reposo. Se activa preferentemente cuando los individuos se concentran en tareas orientadas internamente, como soñar despiertos, visualizar el futuro, recuperar recuerdos y teoría de la mente . Se correlaciona negativamente con los sistemas cerebrales que se centran en señales visuales externas. Es la red más investigada. ^{[6] [12] [20] [1] [21] [22] [15] [10] [23] [24] [25]}

Saliencia (mediocingulo-insular)

• La red de prominencia consta de varias estructuras, incluida la ínsula anterior (bilateral), la corteza cingulada anterior dorsal y tres estructuras subcorticales que son el cuerpo estriado ventral, la sustancia negra y la región tegmental ventral. ^{[26] [27]} Desempeña el papel clave de monitorear la importancia de las entradas externas y los eventos cerebrales internos. ^{[1] [6] [12] [21] [15] [10] [23] [25]} Específicamente, ayuda a dirigir la atención mediante la identificación de eventos biológicos y cognitivos importantes. ^{[27] [24]}
• Esta red incluye la red de atención ventral, que incluye principalmente la unión temporoparietal y la corteza frontal ventral del hemisferio derecho. ^{[17] [28]} Estas áreas responden cuando se producen inesperadamente estímulos conductualmente relevantes. ^[28] La red de atención ventral se inhibe durante la atención enfocada en la que se utiliza el procesamiento de arriba hacia abajo, como cuando se busca algo visualmente. Esta respuesta puede evitar que la atención orientada a objetivos se distraiga con estímulos no relevantes. Se activa nuevamente cuando se encuentra el objetivo o información relevante sobre el objetivo. ^{[28] [29]}

Atención (frontoparietal dorsal)

• Esta red participa en el despliegue voluntario y de arriba hacia abajo de la atención. ^{[1] [21] [22] [10] [23] [28] [30] [25]} Dentro de la red de atención dorsal, el surco intraparietal y los campos oculares frontales influyen en las áreas visuales del cerebro. Estos factores influyentes permiten la orientación de la atención. ^{[31] [28] [24]}

Control (frontoparietal lateral)

• Esta red inicia y modula el control cognitivo y comprende 18 subregiones del cerebro. ^[32] Existe una fuerte correlación entre la inteligencia fluida y la participación de la red frontoparietal con otras redes. ^{[33] [25]}
• Las versiones de esta red también se han denominado red ejecutiva central (o de control ejecutivo) y red de control cognitivo. ^[17]

Sensoriomotor o somatomotor (pericentral)

• Esta red procesa información somatosensorial y coordina el movimiento. ^{[15] [10] [23] [12] [21]} Se puede incluir la corteza auditiva . ^{[17] [10] [25]}

Visual (occipital)

• Esta red maneja el procesamiento de información visual. ^{[34] [25]}

Otras redes

Diferentes métodos y datos han identificado otras redes cerebrales, muchas de las cuales se superponen en gran medida o son subconjuntos de redes centrales mejor caracterizadas. ^[17]

• Límbico ^{[12] [10] [24] [25]}
• Auditivo ^{[21] [15]}
• Ejecutivo derecha/izquierda ^{[21] [15]}
• Cerebeloso ^{[22] [15]}
• Atención espacial ^{[1] [6]}
• Idioma ^{[6] [30]}
• Visual lateral ^{[21] [22] [15]}
• Temporales ^{[10] [23]}
• Percepción visual/imágenes ^[30]

Ver también

• Red compleja
• Red neuronal (biología)

Referencias

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